CN102469605B - 在高速分组接入载波上实现e-puch的mu-mimo的方法和系统 - Google Patents
在高速分组接入载波上实现e-puch的mu-mimo的方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种高速分组接入(HSPA)载波中实现增强物理上行信道(E-PUCH)的多用户设备-多输入多输出(MU-MIMO)的方法，RNC将指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知NodeB和UE；在HSPA载波上，NodeB的物理层通过UE的上行伴随专用物理信道(DPCH)，得到UE到各天线的上行信道估计，再由这些信道估计使用特征向量法计算波束赋形矢量，并反馈计算出的波束赋形矢量给NodeB的HSUPA调度器；NodeB的调度器进行HSUPA调度时，对于该载波的E-PUCH资源池，按照现有的调度算法调度优先级最高的UE；NodeB的调度器在未调度UE中，选择与已调度UE的EBB波束赋形矢量的归一化相关值小于预先设定阈值且使用不同的训练序列偏移的UE，并调度所选择的UE。
Description
技术领域
本发明涉及高速分组接入(HSPA)技术，特别涉及在高速分组接入载波上实现增强上行物理信道(E-PUCH)的多用户设备-多输入多输出(MU-MIMO)的方法和系统。
背景技术
时分同步码分复用(TD-SCDMA)系统的HSPA载波(R7)支持高速上行分组接入(HSUPA)业务。该业务主要由增强上行绝对接入允许信道(E-AGCH)，增强上行HARQ应答指示信道((E-HICH)物理信道做为控制信道，E-PUCH信道作为上行业务信道。
在E-PUCH信道占用时隙码道资源不变的条件下，为了增加系统上行业务的吞吐量，使用MU-MIMO技术将不同HSUPA用户设备的E-PUCH信道空分复用是一种有效的方法。
目前，E-PUCH的空分复用只应用于使用室内分布式天线的TD基站。利用各个天线的覆盖区域之间空间隔离度大的特点，分布在不同区域里的终端发射的信号不会互相干扰，实现这些终端的E-PUCH 空分复用。这种方法对于终端所在区域之间的空间隔离度有严格的要求，从而限制了空分复用的使用范围。
另外，在R8协议中也提出了MU-MIMO的空分复用应用。该方法可以应用于所有多天线基站。这种方法使用一条E-AGCH信道将相同的码道资源和不同的训练序列偏移(Midamble Shift)分配给不同的终端。终端使用相同的码道资源但不同的训练序列偏移发送各自的上行业务信息。为了支持这种方法，R8定义了新的E-AGCH控制帧格式和训练序列偏移分配表。
但是，如果要应用这种空分复用方法，需要升级终端到R8协议及以上的协议版本，对于目前大量存在的仅支持R7协议的终端，则无法应用MU-MIMO技术。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一个在高速分组接入载波上实现E-PUCH的MU-MIMO的方法，该方法适用于多天线小区，对于仅支持R7协议的终端，可以实现E-PUCH信道的MU-MIMO，从而提高HSPA载波的HSUPA吞吐量。
本发明实施例提出的一种高速分组接入HSPA载波中实现增强物理上行信道E-PUCH的多用户设备-多输入多输出MU-MIMO的方法，包括如下步骤：
A、在为用户设备UE建立无线接入承载RAB时，无线网络控制器RNC判定UE的上行业务为高速上行分组接入HSUPA业务，指定UE进行HSUPA业务的HSPA载波，确定UE的E-PUCH训练序列分配模式为专用模式，指定使用M个训练序列偏移中的1个，并将所指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知基站NodeB和UE；M为训练序列偏移的总数；
B、在HSPA载波上，NodeB的物理层通过UE的上行伴随专用物理信道DPCH，得到UE到各天线的上行信道估计，再由这些信道估计使用特征向量法计算波束赋形矢量，并反馈计算出的波束赋形矢量给NodeB的HSUPA调度器；
C、NodeB的调度器进行HSUPA调度时，对于该载波的E-PUCH资源池，按照现有的调度算法调度优先级最高的UE；
D、NodeB的调度器在未调度UE中，选择与已调度UE的EBB波束赋形矢量的归一化相关值小于预先设定阈值且使用不同的训练序列偏移的UE，并调度所选择的UE。
较佳地，步骤A所述将所指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知NodeB包括：
在Iub口，RNC在无线链路建立消息或无线链路重配置消息中增加私有信息单元或通过私有消息通知NodeB该UE的E-PUCH训练序列分配模式和使用的训练序列偏移。
较佳地，步骤A所述将所指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知UE包括：在UU口，RNC通过无线资源控制建立消息、无线承载建立消息、无线承载重配置消息、物理信道重配置消息中的E-PUCH信息单元指定UE的E-PUCH训练序列分配模式为专用模式，并指定使用的训练序列偏移。
较佳地，所述步骤D进一步包括：
通过空分一条E-AGCH/E-HICH或通过多条E-AGCH/E-HICH信道在空口上将调度信息和反馈信息发送给被调度的UE。
较佳地，所述步骤D之后进一步包括：
E、判断当前被调度的码道资源上已被调度的UE数是否达到预先设定的空分倍数，若是执行步骤F，否则，返回步骤D。
F、NodeB将调度信息和被调度的UE使用的训练序列偏移发送到物理层，NodeB物理层根据HSUPA调度信息和调度UE使用的训练序列偏移，在指定的子帧和时隙对该时隙上的所有调度UE进行信道估计和大于16BRU的MU-MIMO联检。
较佳地，所述预先设定的空分倍数为2。
本发明实施例还提出一种高速分组接入HSPA载波中实现增强物理上行信道E-PUCH的多用户设备-多输入多输出MU-MIMO的系统，该系统包括无线网络控制器RNC和基站NodeB，
所述RNC用于在为用户设备UE建立无线接入承载RAB时，判定UE的上行业务为高速上行分组接入HSUPA业务，指定UE进行HSUPA业务的HSPA载波，确定UE的E-PUCH训练序列分配模式为专用模式，指定使用M个训练序列偏移中的1个，并将所指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知NodeB和UE；M为训练序列偏移的总数；
所述NodeB包括物理层和HSUPA调度器，所述NodeB的物理层用于在HSPA载波上，通过UE的上行伴随专用物理信道DPCH，得到UE到各天线的上行信道估计，再由这些信道估计使用特征向量法计算波束赋形矢量，并反馈计算出的波束赋形矢量给NodeB的HSUPA调度器；
所述NodeB的调度器用于在进行HSUPA调度时，对于该载波的E-PUCH资源池，按照现有的调度算法调度优先级最高的UE；并在未调度UE中，选择与已调度UE的EBB波束赋形矢量的归一化相关值小于预先设定阈值且使用不同的训练序列偏移的UE，并调度所选择的UE。
较佳地，RNC将所指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知NodeB包括：
在Iub口，RNC在无线链路建立消息或无线链路重配置消息中增加私有信息单元或通过私有消息通知NodeB该UE的E-PUCH训练序列分配模式和使用的训练序列偏移。
较佳地，RNC将所指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知UE包括：在UU口，RNC通过无线资源控制建立消息、无线承载建立消息、无线承载重配置消息、物理信道重配置消息中的E-PUCH信息单元指定UE的E-PUCH训练序列分配模式为专用模式，并指定使用的训练序列偏移。
较佳地，所述NodeB进一步用于，通过空分一条E-AGCH/E-HICH或通过多条E-AGCH/E-HICH信道在空口上将调度信息和反馈信息发送给被调度的UE。
较佳地，所述HSUPA调度器进一步用于，判断当前被调度的码道资源上已被调度的UE数是否达到预先设定的空分倍数，若是，HSUPA调度器将调度信息和被调度的UE使用的训练序列偏移发送到物理层；
所述NodeB物理层用于根据HSUPA调度信息和调度UE使用的训练序列偏移，在指定的子帧和时隙对该时隙上的所有调度UE进行信道估计和大于16个基本资源单元BRU的MU-MIMO联检。
较佳地，所述预先设定的空分倍数为2。
从以上技术方案可以看出，本发明能在不修改协议和终端的前提下，对使用智能天线的基站，实现HSPA载波E-PUCH信道的MU-MIMO，提高了HSPA载波的HSUPA吞吐量。
附图说明
图1为本发明实施例中的RNC侧的操作流程示意图；
图2为本发明实施例中的NodeB侧的操作流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例方案是在R7协议的框架下，实现E-PUCH的MU-MIMO。该方案涉及无线网络控制器(RNC)和基站(NodeB)。
本发明实施例中的RNC侧的操作流程如图1所示，包括如下步骤：
步骤101：在为UE建立无线接入承载(RAB)时，RNC判定UE的上行业务为HSUPA业务，指定UE进行HSUPA业务的HSPA载波，确定UE的E-PUCH训练序列分配模式为专用(Specific)模式，并指定使用M个训练序列偏移中的1个。
为了保证空分概率，指定训练序列偏移时，应使该HSPA载波上使用每个训练序列偏移的HSUPA用户设备数量尽量均衡。其中，M为训练序列偏移的总数，现网固定为8。
步骤102：在Iub口，RNC在无线链路建立消息(RL SETUP)或无线链路重配置消息(RL RECONFIGURATION)中增加私有信息单元(IE)或通过私有消息通知NodeB，该UE的E-PUCH训练序列分配模式和使用的训练序列偏移。
步骤103：在UU口，RNC通过无线资源控制建立消息(RRC SETUP)、无线承载建立消息(RB SETUP)、无线承载重配置消息(RBRECONFIGURATION)、或物理信道重配置消息(PHYSICAL CHANNELRECONFIGURATION)中的E-PUCH信息单元(E-PUCH Info IE)指定UE的E-PUCH训练序列分配模式为专用模式，并指定使用的训练序列偏移。表1所示为3GPP 25.331(Rel7)中E-PUCH Info IE(10.3.6.104)片段。
表1
本发明实施例中的NodeB侧的操作流程如图2所示，包括如下步骤：
步骤201：在HSPA载波上，NodeB的物理层通过高速上行分组接入(HSUPA)用户设备的上行伴随专用物理信道(DPCH)，得到用户设备到各天线的上行信道估计，再由这些信道估计使用特征向量法(EBB，EigenvalueBased Beamforming)计算波束赋形矢量(各天线的波束赋形因子组成的矢量)，并反馈计算出的波束赋形矢量给NodeB的HSUPA调度器。
步骤202：每次调度周期NodeB的调度器进行HSUPA调度时，对于该载波的E-PUCH资源池，按照现有的调度算法调度优先级最高的用户设备。该用户设备称为第一用户设备。
步骤203：NodeB在与所有已调度用户使用不同训练序列偏移的HSUPA用户设备中，找到当前未调度的一个用户设备，并执行步骤204。
如果当前不存在未调度的用户设备，结束该载波的本次HSUPA调度，继续执行步骤206。
步骤204：判断所找到的这个用户设备与所有已调度用户设备是否满足空分条件，若是，继续执行步骤205；否则，将所找到的这个用户设备的状态由未调度标记为调度失败，并返回步骤203。
所述找到当前为调度的一个用户设备是按照调度优先级的顺序进行查找的。
空分条件为当前调度的这个用户设备与已调度用户设备的EBB波束赋形矢量的归一化相关值小于预先设定的阈值。调度信息和反馈信息可以通过空分一条E-AGCH/E-HICH或通过多条E-AGCH/E-HICH信道在空口上发送给被调度的用户设备。
步骤205：对所找到的这个用户设备进行调度，判断当前被调度的码道资源上已被调度的用户设备数是否达到预先设定的空分倍数，若是，执行步骤206；否则，返回步骤203。
步骤206：NodeB将HSUPA调度信息和调度用户设备使用的训练序列偏移发送到物理层，NodeB物理层根据HSUPA调度信息和调度用户设备使用的训练序列偏移，在指定的子帧和时隙对该时隙上的所有调度用户设备进行信道估计和大于16个基本资源单元(BRU，Base Resource Unit)(两倍空分为32BRU)的MU-MIMO联检。
由于调度用户设备的上行信道相关性小，尽管使用相同的码道资源，它们发送的信号是可以通过联合检测区分开的。然后将各用户设备的联检结果按照一般HSUPA接收流程，经过解交织、译码送至层二和高层处理。
一般情况下，基站使用智能天线，只要接收天线数目大于等于空分倍数，该联检是可以解出的。
理论上，该发明最大可以支持M倍空分，即M个满足空分条件、使用不同训练序列偏移的用户设备被调度在同一子帧的同一时隙上，使用相同的码道资源进行E-PUCH的传输，M为训练序列偏移的总数。但空分倍数越大，空分性能越无法保证，占用的控制E-AGCH/E-HICH信道也越多，因此建议空分倍数为2。
本发明实施例还提出一种高速分组接入HSPA载波中实现E-PUCH的MU-MIMO的系统，该系统包括无RNC和NodeB，
所述RNC用于在为用户设备UE建立无线接入承载RAB时，判定UE的上行业务为高速上行分组接入HSUPA业务，指定UE进行HSUPA业务的HSPA载波，确定UE的E-PUCH训练序列分配模式为专用模式，指定使用M个训练序列偏移中的1个，并将所指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知NodeB和UE；M为训练序列偏移的总数；
所述NodeB包括物理层和HSUPA调度器，所述NodeB的物理层用于在HSPA载波上，通过UE的上行伴随专用物理信道DPCH，得到UE到各天线的上行信道估计，再由这些信道估计使用特征向量法计算波束赋形矢量，并反馈计算出的波束赋形矢量给NodeB的HSUPA调度器；
所述NodeB的调度器用于在进行HSUPA调度时，对于该载波的E-PUCH资源池，按照现有的调度算法调度优先级最高的UE；并在未调度UE中，选择与已调度UE的EBB波束赋形矢量的归一化相关值小于预先设定阈值且使用不同的训练序列偏移的UE，并调度所选择的UE。
较佳地，RNC将所指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知NodeB包括：
在Iub口，RNC在无线链路建立消息或无线链路重配置消息中增加私有信息单元或通过私有消息通知NodeB该UE的E-PUCH训练序列分配模式和使用的训练序列偏移。
较佳地，RNC将所指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知UE包括：在UU口，RNC通过无线资源控制建立消息、无线承载建立消息、无线承载重配置消息、物理信道重配置消息中的E-PUCH 信息单元指定UE的E-PUCH训练序列分配模式为专用模式，并指定使用的训练序列偏移。
较佳地，所述NodeB进一步用于，通过空分一条E-AGCH/E-HICH或通过多条E-AGCH/E-HICH信道在空口上将调度信息和反馈信息发送给被调度的UE。
较佳地，所述HSUPA调度器进一步用于，判断当前被调度的码道资源上已被调度的UE数是否达到预先设定的空分倍数，若是，HSUPA调度器将调度信息和被调度的UE使用的训练序列偏移发送到物理层；
所述NodeB物理层用于根据HSUPA调度信息和调度UE使用的训练序列偏移，在指定的子帧和时隙对该时隙上的所有调度UE进行信道估计和大于16个基本资源单元BRU的MU-MIMO联检。
较佳地，所述预先设定的空分倍数为2。
本发明能在不修改协议和终端的前提下，对使用智能天线的基站，实现HSPA载波E-PUCH信道的MU-MIMO，提高了HSPA载波的HSUPA吞吐量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种高速分组接入HSPA载波中实现增强物理上行信道E-PUCH的多用户设备-多输入多输出MU-MIMO的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、在为用户设备UE建立无线接入承载RAB时，无线网络控制器RNC判定UE的上行业务为高速上行分组接入HSUPA业务，指定UE进行HSUPA业务的HSPA载波，确定UE的E-PUCH训练序列分配模式为专用模式，指定使用M个训练序列偏移中的1个，并将所指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知基站NodeB和UE；M为训练序列偏移的总数；
B、在HSPA载波上，NodeB的物理层通过UE的上行伴随专用物理信道DPCH，得到UE到各天线的上行信道估计，再由这些信道估计使用特征向量法计算波束赋形矢量，并反馈计算出的波束赋形矢量给NodeB的HSUPA调度器；
C、NodeB的调度器进行HSUPA调度时，对于该载波的E-PUCH资源池，按照现有的调度算法调度优先级最高的UE；
D、NodeB的调度器在未调度UE中，选择与已调度UE的特征向量法EBB波束赋形矢量的归一化相关值小于预先设定阈值且使用不同的训练序列偏移的UE，并通过空分一条增强上行绝对接入允许信道E-AGCH/增强上行HARQ应答指示信道E-HICH或通过多条E-AGCH/E-HICH信道在空口上将调度信息和反馈信息发送给被调度的UE；
E、判断当前被调度的码道资源上已被调度的UE数是否达到预先设定的空分倍数，若是执行步骤F，否则，返回步骤D；
F、NodeB将调度信息和被调度的UE使用的训练序列偏移发送到物理层，NodeB物理层根据HSUPA调度信息和调度UE使用的训练序列偏移，在指定的子帧和时隙对该时隙上的所有调度UE进行信道估计和大于16个基本资源单元BRU的MU-MIMO联检。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述将所指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知NodeB包括：
在Iub口，RNC在无线链路建立消息或无线链路重配置消息中增加私有信息单元或通过私有消息通知NodeB该UE的E-PUCH训练序列分配模式和使用的训练序列偏移。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述将所指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知UE包括：在UU口，RNC通过无线资源控制建立消息、无线承载建立消息、无线承载重配置消息、物理信道重配置消息中的E-PUCH信息单元指定UE的E-PUCH训练序列分配模式为专用模式，并指定使用的训练序列偏移。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先设定的空分倍数为2。
5.一种高速分组接入HSPA载波中实现增强物理上行信道E-PUCH的多用户设备-多输入多输出MU-MIMO的系统，其特征在于，该系统包括无线网络控制器RNC和基站NodeB，
所述RNC用于在为用户设备UE建立无线接入承载RAB时，判定UE的上行业务为高速上行分组接入HSUPA业务，指定UE进行HSUPA业务的HSPA载波，确定UE的E-PUCH训练序列分配模式为专用模式，指定使用M个训练序列偏移中的1个，并将所指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知NodeB和UE；M为训练序列偏移的总数；
所述NodeB包括物理层和HSUPA调度器，所述NodeB的物理层用于在HSPA载波上，通过UE的上行伴随专用物理信道DPCH，得到UE到各天线的上行信道估计，再由这些信道估计使用特征向量法计算波束赋形矢量，并反馈计算出的波束赋形矢量给NodeB的HSUPA调度器；
所述NodeB的调度器用于在进行HSUPA调度时，对于该载波的E-PUCH资源池，按照现有的调度算法调度优先级最高的UE；并在未调度UE中，选择与已调度UE的特征向量法EBB波束赋形矢量的归一化相关值小于预先设定阈值且使用不同的训练序列偏移的UE，并通过空分一条增强上行绝对接入允许信道E-AGCH/增强上行HARQ应答指示信道E-HICH或通过多条E-AGCH/E-HICH信道在空口上将调度信息和反馈信息发送给被调度的UE；所述HSUPA调度器判断当前被调度的码道资源上已被调度的UE数是否达到预先设定的空分倍数，若是，HSUPA调度器将调度信息和被调度的UE使用的训练序列偏移发送到物理层；
所述NodeB物理层用于根据HSUPA调度信息和调度UE使用的训练序列偏移，在指定的子帧和时隙对该时隙上的所有调度UE进行信道估计和大于16个基本资源单元BRU的MU-MIMO联检。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，RNC将所指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知NodeB包括：
在Iub口，RNC在无线链路建立消息或无线链路重配置消息中增加私有信息单元或通过私有消息通知NodeB该UE的E-PUCH训练序列分配模式和使用的训练序列偏移。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，RNC将所指定的训练序列分配模式和使用的训练序列偏移通知UE包括：在UU口，RNC通过无线资源控制建立消息、无线承载建立消息、无线承载重配置消息、物理信道重配置消息中的E-PUCH信息单元指定UE的E-PUCH训练序列分配模式为专用模式，并指定使用的训练序列偏移。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述预先设定的空分倍数为2。
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